适用于东海压力衰竭地层的安全泥浆密度窗口判定方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于东海压力衰竭地层的安全泥浆密度窗口判定方法，该方法综合了岩石力学，钻井工程学，连续介质力学，统计学，测井解释方法等多种学科和方法，充分利用储层未动用之前的原始地层资料，如密度测井、声波时差测井等测井数据，结合岩石力学参数，建立地应力计算模型，得到地应力随地层压力衰竭的变化规律，最终通过模型计算得到东海压力衰竭地层的坍塌、破裂压力，进而得到适用于压力衰竭地层的安全泥浆密度窗口。竭地层的安全泥浆密度窗口。竭地层的安全泥浆密度窗口。

【技术实现步骤摘要】
适用于东海压力衰竭地层的安全泥浆密度窗口判定方法


[0001]本专利技术涉及石油工程岩石力学及油气井工程中的压力井壁稳定性研究，具体为一种适用于东海压力衰竭地层的安全泥浆密度窗口判定方法。

技术介绍

[0002]东海西湖、平湖等油气田的长期开采过程中，地层流体不断采出，地层能量下降，引起地层压力发生衰竭。衰竭地层钻进过程中极易引发井漏，压差卡钻等事故。东海西湖凹陷的X气田经过数年开采，部分气井实测地层压力衰竭程度超过50％。为满足生产计划要求，该气田增打多口调整井，在调整井钻进过程中压力衰竭井段井漏、卡钻等事故占整个井段的40％以上。如果不对压力衰竭地层井壁稳定性能进行科学校正，而是沿用原始地层压力系数进行井壁稳定性研究从而确定安全泥浆密度窗口，极有可能引起井漏，压差卡钻等现象。针对该现象，需要准确预测东海压力衰竭地层的坍塌、破裂压力，从而判定适用于东海压力衰竭地层的安全泥浆密度窗口。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种通过准确预测压力衰竭地层的坍塌、破裂压力，从而确定适用于压力衰竭地层的安全泥浆密度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于东海压力衰竭地层的安全泥浆密度窗口判定方法，包括以下步骤：1)收集距离目标井井位最近的已钻井的声波时差测井资料和密度测井资料，根据岩石密度测井数据积分得到上覆岩层压力，根据原始地层压力和当前地层压力的衰竭程度计算出原始地层岩石有效应力和目前地层岩石有效应力，然后根据下式Eaton法计算当前地层声波速度V
p
′
：其中OBG为上覆岩层压力，P
p
为原始地层压力，P
p
′
为当前地层压力，V
p
为原始地层声波速度，V
p
′
为当前地层声波速度，n为伊顿指数，东海地层一般取0.8～1.2；2)基于Lal经验公式，根据步骤1得到的当前地层声波速度V
p
′
，计算发生压力衰竭后的当前地层岩石力学参数值：其中，CS为内聚力；φ为内摩擦角；V
p
′
为当前地层声波速度；m为校正系数，东海地层一般取1.7；3)收集距离目标井井位最近的已钻井储层岩心，通过室内Kaiser声发射地应力实验，得到地层原始三向地应力，分别为{σv，σH，σh}，通过室内三轴试验得到地层岩石的弹性模量E，泊松比v；4)建立地应力计算模型：a.设地层的原始三向地应变为{εv，εH，εh}，由广义胡克定律可知，地层压力衰竭前的应力
‑
应变关系为：经过一段时间的开采，地层压力发生衰竭至p
′
p
，此时三向地应力为{σ
′
v
，σ
′
H
，σ
′
h
}，三向地应变为{ε
v
'，ε
′
H
，ε
h
'}，发生地层压力衰竭后的应力
‑
应变关系为：
b.假设目标地层埋藏足够深，且地层高度有限，地层横向无限延伸，可得：地层压力变化只引起垂向应变的改变，而不引起水平应变的改变；只引起水平应力的改变，而不引起垂向地应力的改变，即：联立(4a)，(4b)，(4c)建立地应力计算模型为：其中σ
h
为原始水平最小地应力，σ
H
为原始水平最大地应力；σ
′
h
为衰竭后水平最小地应力，σ
′
H
为衰竭后水平最大地应力；
△
p
p
＝p
p
‑
p
′
p
，为地层压力衰竭值；α为有效应力系数，东海地层一般取0.85～0.95；由该模型可知地层压力的衰竭引起水平地应力下降，且各向水平地应力的降低值相等；5)根据压力衰竭地层井段的井周应力分布和摩尔库伦准则，结合步骤2)得到的岩石力学参数值和步骤4)得到的地应力值，最终确定出压力衰竭地层的坍塌压力、漏失压力和破裂压力；根据坍塌压力，计算出在压力衰竭地层钻进时不会导致井壁坍塌的钻井液最小密度；根据漏失、破裂压力，计算出在压力衰竭地层钻进时不会导致井壁破裂的钻井液最大密度；从确定了压力衰竭地层钻井的泥浆安全密度窗口。2.根据权利要求1所述的安全泥浆密度窗口判定方法，其特征在于：所述步骤1)中，使用Gardener模型计算浅部地层密度曲线，然后根据完整密度数据，积分得到上覆岩层压力OBG，计算方式为：其中V
p
为地层层速度或反演速度，m/s；a，b为Gardener常数，h1为水深，h2为密度测井数据起始垂深，h3为测点垂深，g为重力加速度，ρ
w
为海水密度，ρ
i
为当前钻井液密度。3.根据权利要求1所述的安全泥浆密度窗口判定方法，其特征在于：所述步骤5)中，如果目标井为直井，则直井井段的井壁坍塌压力和破裂压力的计算方式如下：P
f
＝3σ
h
‑
σ
H
‑2△
σ
h
‑
αp
′
p
+S
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5b)
其中p
r
，p
f
分别为坍塌、破裂压力当量(g/cm3)，H为垂深(m)；η为应力非线性修正系数，S
t
为岩石抗拉强度。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊振宇，李基伟，崔强，王宏民，高东亮，张瑞，李乾，姚远，
申请(专利权)人：中石化海洋石油工程有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
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